随着农业农村现代化的推进,农业生产逐步向高效、优质转化。蔬菜大棚作为越冬生产的重要农业设施,配备一套适用可行的供暖系统对于棚内作物正常生长尤其重要。由于土壤温度是影响植物生长的关键因素,土壤增温成为温室取暖的研究热点之一。地埋管供热系统可有效提高棚内土壤温度,增加农作物产量。然而,地埋管道的敷设方式有待商榷,且缺乏合理的运行及调控措施,本文针对这一问题开展相关研究。本文首先针对蔬菜大棚地埋管道内的介质流动及其周围土壤的传热传质现象进行分析,结合土壤热湿迁移理论,根据不同的计算区域建立了用于描述实际物理现象的数学模型,为后文的数值模拟奠定了理论基础。其次,本文搭建了小尺度地埋管道供热试验台,基于实际物理尺寸及环境条件建立其数值模型,通过对比分析试验与模拟结果,明晰了供热过程中管道周围土壤的温湿度分布情况,验证了数值模型的可靠性;同时模拟研究了热湿迁移对土壤温湿度及导热性能的影响,分析了管道间距、底部保温层对土壤温湿度分布的影响趋势,结果表明,管道间距0.3 m时土壤温度场分布较为均匀,敷设保温层可有效提高植物根系附近土壤温度。而后,结合棚内作物蒸腾吸热及呼吸放热等生理作用,计算了实际蔬菜大棚的理论设计热负荷,并以此为依据,基于Flowmaster软件建立了蔬菜大棚地埋管供热系统的仿真模型,通过调节阀门开度,使供热管网水力平衡度在0.94-1.07内,同时分析了不同运行方案下各地埋管环路的流量及压力分布特征。最后,本文选取供热系统的局部地埋管环路及其周围土壤搭建了三维数值模型,明确了不同运行方案及天气条件下,蔬菜大棚内土壤的温湿度分布情况和变化规律,提出了地埋管供热系统的运行及调控方案。对于根系深度0.2 m的棚内作物,晴天时供水温度及循环流量分别设置在43.5℃、30.6 m~3/h以下,阴天时提高供水温度及循环流量至40℃、34 m~3/h以上,根系附近土壤温度处于适宜作物生长的范围内;对于根系深度0.3 m的棚内作物,晴天时供水温度及循环流量分别设置在36.5℃、38.3 m~3/h以下,阴天时调节供水温度及循环流量不高于40.3℃、33.8 m~3/h,根系附近土壤温度可促进作物生长。本文研究结果为蔬菜大棚内地埋管道及保温层的铺设提供了理论依据,同时对地埋管供热系统的运行和调控具有指导意义。